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24.小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5 V的相同规格的小灯泡若干,两个滑动变阻器$R_1$“10 Ω 1 A”、$R_2$“20 Ω 2 A”,开关,导线若干。
24题图
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移时灯泡变亮,且导线不交叉)。
(2)闭合开关前,应将滑片置于
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如下表所示。第4次实验时灯泡电阻为
(4)小张将这6次数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是
24题图
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移时灯泡变亮,且导线不交叉)。
(2)闭合开关前,应将滑片置于
A
(选填“A”或“B”)端,正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障可能是小灯泡断路
。(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如下表所示。第4次实验时灯泡电阻为
8
Ω。由表中的数据可知,小张选用的滑动变阻器应是$R_2$
(选填“$R_1$”或“$R_2$”)。(4)小张将这6次数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是
不合理
(选填“合理”或“不合理”)的。理由是小灯泡的电阻随温度变化而变化
。答案
24. (1)如答图所示
(2)A 小灯泡断路 (3)8 $R_2$ (4)不合理 小灯泡的电阻随温度变化而变化 解析：(1)滑动变阻器采用“一上一下”的接法,滑动变阻器滑片P右移时灯泡变亮,表明电路中的电流变大,滑动变阻器接入电路的电阻减小。(2)连接电路时,闭合开关前,滑动变阻器阻值应调至最大,即将滑片置于A端;电压表有示数,电流表指针几乎不偏转,说明问题出在与电压表并联的部分,则故障为小灯泡断路。(3)根据欧姆定律可知第4次实验时灯泡的电阻:$R=\frac{U}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=8\ \Omega$;电源由两节新干电池组成,电源电压为3 V,第一次实验时灯泡两端的电压为0.5 V,则滑动变阻器两端的电压为$U'=3\ \mathrm{V}-0.5\ \mathrm{V}=2.5\ \mathrm{V}$,电流为0.16 A,则滑动变阻器接入电路的电阻:$R'=\frac{U'}{I'}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=15.625\ \Omega$,故应选择$R_2$。(4)由表格中的数据可知,小灯泡的电阻随温度变化而变化,在不同电压下,温度不同,电阻也不同,所以求平均值是不合理的。解析
【分析】
本题围绕“测量小灯泡电阻”实验展开，需逐步分析各小问：
1. 第(1)问：连接滑动变阻器时，要求滑片右移灯泡变亮，说明电路电流变大，滑动变阻器接入电阻变小，因此滑动变阻器需采用“一上一下”接法，下接线柱选B端（右下端），上接线柱任选一个，使滑片右移时接入电阻丝长度变短、电阻减小，且导线不交叉。
2. 第(2)问：闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处，结合滑动变阻器接线可知，滑片应置于A端；电流表无偏转说明电路断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，故障为小灯泡断路。
3. 第(3)问：根据欧姆定律计算第4次实验的灯泡电阻；再结合电源电压和第一次实验数据，计算滑动变阻器需要接入的电阻，对比两个滑动变阻器的规格，选择合适的滑动变阻器。
4. 第(4)问：小灯泡的电阻随温度变化，不同电压下灯丝温度不同，电阻不同，因此不能取平均值，数据处理方式不合理。
【解析】
(1) 滑动变阻器滑片P右移时灯泡变亮，说明电路电流增大，滑动变阻器接入电阻减小，故滑动变阻器应接右下接线柱B和上方任意一个接线柱，连接后导线不交叉，如答图所示。
(2) 闭合开关前，滑动变阻器阻值应调至最大，由滑动变阻器接线可知，滑片置于A端时接入电阻最大；闭合开关后，电流表几乎无偏转说明电路断路，电压表有示数说明电压表串联在电路中，故障为小灯泡断路。
(3) 第4次实验：根据欧姆定律，$R=\frac{U}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=8\ \Omega$；电源电压为两节干电池，即$U_{总}=3\ \mathrm{V}$，第一次实验时，滑动变阻器两端电压$U_{滑}=3\ \mathrm{V}-0.5\ \mathrm{V}=2.5\ \mathrm{V}$，此时电流$I=0.16\ \mathrm{A}$，滑动变阻器接入电阻$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=15.625\ \Omega$，因此需选择最大阻值更大的$R_2$。
(4) 小灯泡的电阻随灯丝温度升高而增大，不同电压下灯丝温度不同，电阻不同，因此取平均值作为小灯泡电阻的做法不合理。
【答案】
(1) 如答图所示 (2)A；小灯泡断路 (3)8；$R_2$ (4)不合理；小灯泡的电阻随温度变化而变化
【知识点】
伏安法测电阻；滑动变阻器使用；电路故障分析
【点评】
本题是电学实验基础题型，全面考查“测量小灯泡电阻”实验的操作、故障分析、电阻计算及数据处理，是中考电学实验常考内容，需掌握实验核心要点。
【难度系数】
0.6
本题围绕“测量小灯泡电阻”实验展开，需逐步分析各小问：
1. 第(1)问：连接滑动变阻器时，要求滑片右移灯泡变亮，说明电路电流变大，滑动变阻器接入电阻变小，因此滑动变阻器需采用“一上一下”接法，下接线柱选B端（右下端），上接线柱任选一个，使滑片右移时接入电阻丝长度变短、电阻减小，且导线不交叉。
2. 第(2)问：闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处，结合滑动变阻器接线可知，滑片应置于A端；电流表无偏转说明电路断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，故障为小灯泡断路。
3. 第(3)问：根据欧姆定律计算第4次实验的灯泡电阻；再结合电源电压和第一次实验数据，计算滑动变阻器需要接入的电阻，对比两个滑动变阻器的规格，选择合适的滑动变阻器。
4. 第(4)问：小灯泡的电阻随温度变化，不同电压下灯丝温度不同，电阻不同，因此不能取平均值，数据处理方式不合理。
【解析】
(1) 滑动变阻器滑片P右移时灯泡变亮，说明电路电流增大，滑动变阻器接入电阻减小，故滑动变阻器应接右下接线柱B和上方任意一个接线柱，连接后导线不交叉，如答图所示。
(2) 闭合开关前，滑动变阻器阻值应调至最大，由滑动变阻器接线可知，滑片置于A端时接入电阻最大；闭合开关后，电流表几乎无偏转说明电路断路，电压表有示数说明电压表串联在电路中，故障为小灯泡断路。
(3) 第4次实验：根据欧姆定律，$R=\frac{U}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=8\ \Omega$；电源电压为两节干电池，即$U_{总}=3\ \mathrm{V}$，第一次实验时，滑动变阻器两端电压$U_{滑}=3\ \mathrm{V}-0.5\ \mathrm{V}=2.5\ \mathrm{V}$，此时电流$I=0.16\ \mathrm{A}$，滑动变阻器接入电阻$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=15.625\ \Omega$，因此需选择最大阻值更大的$R_2$。
(4) 小灯泡的电阻随灯丝温度升高而增大，不同电压下灯丝温度不同，电阻不同，因此取平均值作为小灯泡电阻的做法不合理。
【答案】
(1) 如答图所示
(2)A；小灯泡断路 (3)8；$R_2$ (4)不合理；小灯泡的电阻随温度变化而变化【知识点】
伏安法测电阻；滑动变阻器使用；电路故障分析
【点评】
本题是电学实验基础题型，全面考查“测量小灯泡电阻”实验的操作、故障分析、电阻计算及数据处理，是中考电学实验常考内容，需掌握实验核心要点。
【难度系数】
0.6
